PHỐI
1.5.1. Tiêu chắ kỹ thuật
1.5.1.1. Yêu cầu về cosφ
Phụ tải của các hộ gia ựình thường có hệ số công suất cao, thường là gần bằng 1, do ựó mức tiêu thụ CSPK rất ắt, không thành vấn ựề lớn cần quan tâm. Trái lại, các xắ nghiệp, nhà máy, phân xưởng...ựại bộ phận dùng ựộng cơ không ựồng bộ, là nơi tiêu thụ chủ yếu CSPK. Hệ số công suất của ựộng cơ không ựồng bộ phụ thuộc vào ựiều kiện làm việc của ựộng cơ, các yếu tố chủ yếu như sau:
- Dung lượng của ựộng cơ càng lớn thì hệ số công suất càng cao, suất tiêu thụ CSPK càng nhỏ.
- Hệ số công suất của ựộng cơ phụ thuộc vào tốc ựộ quay của ựộng cơ, nhất là ựối với các ựộng cơ nhỏ. Vắ dụ: động cơ công suất 1 kW nếu quay với tối ựộ 3000 v/ph thì cosφ = 0,85, còn nếu quay với tốc ựộ 750 v/ph thì cosφ sụt xuống còn 0,65. Công suất của ựộng cơ không ựồng bộ càng lớn thì sự cách biệt của hệ số công suất với các tốc ựộ quay khác nhau càng ắt.
- Hệ số công suất của ựộng cơ không ựồng bộ phụ thuộc rất nhiều vào hệ số phụ tải của ựộng cơ, khi quay không tải lượng CSPK cần thiết cho ựộng cơ không ựồng bộ cũng ựã bằng 60 -70% lúc tải ựịnh mức. Công suất phản kháng Q cần thiết khi phụ tải của ựộng cơ bằng P có thể ựược tắnh theo biểu thức sau:
2 kh. tai n kh.tai Q = Q + (Q Q ) n P P − (1.8) Trong ựó:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
24 phụ tải ựịnh mức.
+ Qkh.tải là CSPK cần cho ựộng cơ chạy không tải, với ựộng cơ có cosφn = 0,9 thì Qkh.tải = 0,6Qn, với ựộng cơ có cosφn = 0,8 thì Qkh.tải = 0,7.Qn. Như vậy với biểu thức trên ta thấy rằng ựộng cơ có cosφn = 0,8 khi tải tụt xuống còn 50% công suất ựịnh mức thì cosφ tụt xuống còn 0,6.
1.5.1.2. đảm bảo mức ựiện ựiện áp cho phép
Khi có ựiện chạy trong dây dẫn thì bao giờ cũng có ựiện áp rơi, cho nên ựiện áp ở từng ựiểm khác nhau trên lưới không giống nhaụ Tất cả các thiết bị tiêu thụ ựiện ựều ựược chế tạo ựể làm việc tối ưu với một ựiện áp ựặt nhất ựịnh, nếu ựiện áp ựặt trên ựầu cực của thiết bị ựiện khác trị số ựịnh mức sẽ làm cho tình trạng làm việc của chúng xấu ựi, vắ dụ:
1) đèn thắp sáng (sợi nung)
Khi ựiện áp ựặt U = Un - 5%Un thì quang thông giảm ựi tới 18%. Nếu ựiện áp giảm ựi 10% thì quang thông giảm tới 30%.
Khi ựiện áp ựặt tăng lên 5% so với ựiện áp danh ựịnh thì tuổi thọ của bóng ựèn bị giảm ựi một nửa, nếu tăng lên 10% thì bị giảm ựi còn dưới 1/3 ...
2) Các ựồ ựiện gia dụng
Các ựồ ựiện gia dụng như bếp ựiện, bàn là ựiện, lò nướng .v.v. Vì có: P = RI2 = U2/R nên khi ựiện áp U giảm ựi nhiều, thì kết quả phải làm việc mất nhiều thời gian hơn, tổn thất cũng vì thế mà tăng.
3) Các loại ựộng cơ ựiện
Là các thiết bị chủ yếu trong các xắ nghiệp công nghiệp, mômen quay M của các ựộng cơ không ựồng bộ tỷ lệ với bình phương ựiện áp ựặt vào ựầu cực của chúng. Nếu U giảm thì M giảm rất nhanh. Giả sử khi ựiện áp ựặt vào ựộng cơ U = Un ta có tương ứng Mn = 100%, nhưng khi ựiện áp ựặt U = 90%Un thì mômen quay M = 81%Mn. Nếu U ựặt giảm quá nhiều, ựộng cơ có thể bị ngừng quay, hoặc không thể khởi ựộng ựược. Mômen quay của các ựộng cơ không ựủ có thể gây ra hỏng sản phẩm hoặc làm giảm chất lượng sản phẩm.
Khi các ựộng cơ ựẩy tải mà ựiện áp ựặt vào ựầu cực của ựộng cơ tăng 10% trong một thời gian dài thì vật liệu cách ựiện trong ựộng cơ mau hỏng vì nhiệt ựộ dây quấn và lõi thép tăng cao, khi ựó tuổi thọ của ựộng cơ chỉ còn một nửạ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
25 Vì các lý do trên, việc ựảm bảo ựiện áp ở mức cho phép là một chỉ tiêu kỹ thuật rất quan trọng. Trên thực tế không thể nào giữ ựược ựiện áp ựặt vào ựầu cực của các thiết bị ựiện cố ựịnh bằng ựiện áp ựịnh mức mà chỉ có thể ựảm bảo trị số ựiện áp thay ựổi trong một phạm vi nhất ựịnh theo tiêu chuẩn kỹ thuật ựã cho phép mà thôi, thông thường ựiện áp ựặt cho phép dao ựộng ổ 5%
độ lệch ựiện áp so với ựiện áp ựịnh mức của lưới ựiện:
100 . n n U U U V − = ∆ (1.9)
U là ựiện áp thực tế trên cực các thiết bị dùng ựiện, ∆V phải thỏa mãn ựiều kiện sau:∆V- ≤ ∆V ≤ ∆ V+
∆V- và ∆V+ là giới hạn dưới và giới hạn trên của ựồ lệch ựiện áp.
- Ở nước ta, theo ỘQuy trình trang bị ựiệnỢ ựộ lệch ựiện áp cho phép trên phụ tải là:
+ đối với ựộng cơ ựiện: ∆V = (- 5 ọ10) %
+ đối với các thiết bị chiếu sáng: ∆V = (- 2,5 ọ5) % + đối với các thiết bị khác : ∆V = ổ 5 %
độ lệch ựiện áp là tiêu chuẩn ựiện áp quan trọng nhất ảnh hưởng lớn ựến giá thành hệ thống ựiện.
để ựiện áp ựặt vào phụ tải hoàn toàn ựúng với ựiện áp ựịnh mức của phụ tải yêu cầu là một việc làm rất khó khăn, thực tế không thể thực hiện ựược, vì ựiện áp ựặt tại các ựầu cực của thiết bị ựiện phụ thuộc vào tổn thất ựiện áp. Tổn thất ựiện áp trong quá trình truyền tải ựiện năng phụ thuộc vào thông số của mạng và chế ựộ vận hành của phụ tảị U QX PR U = + ∆ (1.10)
Từ biểu thức trên ta thấy:
- ∆U phụ thuộc vào R, X của ựường dây, khi ựóng hay cắt ựường dây thì R và X sẽ thay ựổi
- P và Q là công suất của phụ tải, chúng luôn luôn thay ựổi theo thời gian không theo một quy luật nhất ựịnh nàọ
- Nếu là mạng ựiện ựịa phương, tiết diện dây dẫn nhỏ, ựiện áp thấp, tức là R > X, nên công suất tác dụng P sẽ có ảnh hưởng nhiều ựến trị số ∆U
- Nếu là mạng ựiện khu vực, công suất truyền tải lớn, tiết diện dây dẫn lớn, ựiện áp cao, tức là X > R nên CSPK sẽ ảnh hưởng nhiều ựến ∆Ụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
26 ựường dây cũng thay ựổị Nhưng CSTD P chỉ có thể do máy phát ựiện phát ra và truyền ựến hộ tiêu thụ nhiều hay ắt do phụ tải yêu cầu, ta không thể tùy ý thay ựổi ựược, vậy chỉ còn cách thay ựổi CSPK Q chạy trên ựường dây ựể thay ựổi tổn thất ựiện áp ∆U, nghĩa là ựiều chỉnh ựược ựiện áp tại phụ tảị
Có thể thay ựổi sự phân bổ CSPK trên lưới, bằng cách ựặt các máy bù ựồng bộ hay tụ ựiện tĩnh, và cũng có thể thực hiện ựược bằng cách phân bổ lại CSPK phát ra giữa các nhà máy ựiện trong hệ thống.
1.5.1.3. Giảm tổn thất công suất ựến giới hạn cho phép
Ta có công thức tắnh toán tổn thất công suất:
2 2 2 P + Q ∆P = R U (1.11) 2 2 2 P + Q ∆Q = X U (1.12)
Từ công thức trên ta thấy rằng nếu nâng cao ựiện áp vận hành của mạng ựiện thì ∆P và ∆A sẽ giảm. Nhưng các phụ tải thì có một mức ựiện áp nhất ựịnh do ựó phải làm sao ựưa ựiện áp lên cao mà vẫn giữa ựược ựiện áp ở phụ tải là không ựổị
Tổn thất ∆P tỷ lệ nghịch với U2 do ựó nếu tăng U thì ∆P giảm khá nhanh, chắnh vì vậy càng nâng cao ựiện áp của mạng thì càng giảm ựược tổn thất.
Nếu ựiện áp của mạng so với ựiện áp cũ cao hơn ựược a% thì tổn thất công suất sẽ giảm một lượng ∆P bằng:
2 2 2 1 2 2 2 2 2 S S S 1 ∆P = ∆P - ∆P = R - R = 1 - .R U a U a 1+ U 1+ 100 100 Mức thay ựổi: 2 1 ∆P 1 ∆P% = .100 = 1 - ∆P a 1+ 100 (1.13)
Vắ dụ nếu ựiện áp tăng ựươc a% = 5% thì tổn thất công suất trong mạng sẽ giảm ựược 9%, ựiều ựó rất quan trọng và nhiều ý nghĩạ
Muốn nâng cao ựiện áp vận hành có nhiều phương pháp: -Thay ựổi ựầu phân áp của máy biến áp.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
27 - Làm giảm hao tổn ựiện áp bằng các thiết bị bù
Phương pháp thứ hai rất ắt dùng, vì ràng buộc về ựiện áp cực ựại ựối với lưới ựiện.
Từ công thức ta cũng thấy nếu giảm Q thì ∆P và ∆A sẽ giảm từ ựó một trong nhưng biện pháp hiệu quả làm giảm tổn thất công suất là bù công suất phản kháng